Метод ученых Пермского Политеха позволит определить, сколько прослужит трубопровод
Сегодня при прокладке трубопроводов вместо металлических все чаще используются трубы из полимерных композиционных материалов, таких, как стекловолокно. Они обладают рядом преимуществ перед предшественниками: высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения для перекачиваемой жидкости, меньшей массой. Однако их поведение в системе трубопроводного транспорта до конца не изучено. Срок службы полимерно-композиционных труб прогнозируется на основе анализа прочности в условиях статической нагрузки, тогда как в системе трубопровода нагрузка носит динамический характер. Чтобы точно оценивать эксплуатационные характеристики полимерных труб, ученые Пермского Политеха разработали методику, учитывающую различные типы напряжения, которое в них возникает. Полевые испытания предложенной методики уже ведутся на нефтедобывающих предприятиях Пермского края. Статья, подготовленная в соавторстве с учеными Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, опубликована в журнале «Polymer Science, Series D» (№. 15, 2022г). Исследование проведено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных научных исследований в соответствии с целями программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». — На данный момент не существует единой устоявшейся методологии оценки и прогнозирования эксплуатационных характеристик трубопроводов из полимерных композитных материалов в условиях, приближенным к реальным. Между тем, нагрузки, вызываемые, к примеру, работой насосов создают динамическое напряжение в теле трубы, которое ведет к появлению микротрещин, а они со временем – к разрушению трубопровода, что мы и наблюдали в ходе исследования на реальных примерах. Поэтому для дальнейшего расширения сферы применения поликомпозитных труб необходимо доработать созданную экспериментальную и теоретическую базу, которая принимала бы во внимание влияние всех видов потенциальной нагрузки и различные размеры труб, — объясняет один из авторов методики, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», профессор, доктор технических наук Алексей Сальников. Эксперимент по нагружению труб из стеклопластика диаметром 75 и 130 мм проводился с помощью спроектированной учеными установки. Она включает в себя систему создания нагрузки внутренним давлением, систему ударного (импульсного) нагружения образца и другие элементы, позволяющие воспроизвести не только статическое давление, но и разные виды динамической нагрузки на трубу. Измерять эксплуатационные характеристики труб ученые предложили виброакустическим методом. Для этого образец помещается в экспериментальную установку, где под воздействием создаваемой нагрузки в образце возникает виброакустическое поле. Его сигналы регистрируются датчиками и обрабатываются специализированным ПО. Расшифрованная информация о возникших под действием внешних сил вибрациях в трубах позволяет оценить наличие в них дефектов и повреждений. Предложенный метод уже проходит полевые испытания на трубопроводах ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».
